(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の弁体収容空間、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口、並びに、半径方向に２つ及び軸方向に１つの流体流入口又は流体流出口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により回動され、前記バルブボディの複数の連通口の少なくとも１つと複数の弁口の少なくとも１つとが連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体とを備え、
前記半径方向の２つの流体流入口又は流体流出口は、それぞれ、前記バルブボディの連通口の１つと直結し、前記流体流入口又は流体流出口と直結しない他の連通口は、それぞれ、バルブボディ内に形成された均圧通路を介して前記半径方向の２つの流体流入口又は流体流出口のうち関連する１つと連係され、
弁体の回動により弁口と連通した連通口では流体の流れが生じ、弁口と連通しない連通口では弁体に流体圧が作用されることを特徴とする三方弁。
【請求項２】
前記弁体がカップ型であり、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴とする請求項１記載の三方弁。
【請求項３】
前記均圧通路は、前記バルブボディの上面又は下面に沿って円弧状に設けられた深溝と、該深溝と前記流体流入口又は流体流出口とを結ぶ垂直孔及び該深溝と前記連通口とを結ぶ垂直孔により形成され、前記深溝は前記バルブボディの上面及び下面に装着されるフランジにより覆われることを特徴とする請求項１又は２記載の三方弁。
【請求項４】
前記バルブボディを合成樹脂製とし、前記弁体の外周面と接する部分に金属製の弁座を設けることを特徴とする請求項１又は２記載の三方弁。
【請求項５】
前記バルブボディを合成樹脂製とし、前記均圧通路が、円筒状の弁体収容空間の周囲を円弧状に迂回するようにバルブボディ内に設けられるトンネル孔により形成されることを特徴とする請求項１、２、４のいずれか１項に記載の三方弁。
【請求項６】
円筒状の弁体収容空間、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口、並びに、半径方向に２つ及び軸方向に１つの流体流入口又は流体流出口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により上下動され、前記バルブボディの複数の連通口の少なくとも１つと複数の弁口の少なくとも１つとが連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体と、
前記半径方向の２つの流体流入口又は流体流出口は、それぞれ、前記バルブボディの連通口の１つと直結し、前記流体流入口又は流体流出口と直結しない他の連通口は、それおぞれ、バルブボディ内に形成された均圧通路を介して前記半径方向の２つの流体流入口又は流体流出口のうち関連する１つと連係され、
弁体の上下動により弁口と連通した連通口では流体の流れが生じ、弁口と連通しない連通口では流体圧が弁体に作用させられることを特徴とする三方弁。
【請求項７】
前記バルブボディの複数の連通口、及び、前記弁体の複数の弁口のそれぞれの開口面積を一定、円周方向の開口数をＮ（Ｎは４以上の偶数）とした場合、前記連通口及び弁口は、３６０゜／Ｎの角度で設けられることを特徴とする請求項６記載の三方弁。
【請求項８】
前記弁体がカップ型であり、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴とする請求項６又は７記載の三方弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状の弁体をもつ弁において、弁体を作動させる際の作動力を低減させた三方弁に関するものである。本発明の三方弁は、特に、車載用冷却水循環回路の冷却流体循環制御用封止弁に適しているが、その他、半導体事業、プラント事業、上下水道事業及び食品製造事業にも利用できる。
【背景技術】
【０００２】
従来、形状が円筒、円錐の弁体をもつプラグ弁において、弁体の開閉時、弁体に作用する流体圧力は流体の流出入ポートの反対側に向かって押し付ける形で作用するため、弁体に加わる半径方向の流体圧力がアンバランスとなり、弁体と弁座との摩擦力が大きくなるという現象があった。特に、管内の圧力が大きくなるにつれて、弁体の開閉時、弁体を駆動する力が大きくなり、消費電力の増大やバルブサイズの大型化などの問題があった。例えば、駆動にソレノイドを使用する場合はソレノイドに高い駆動力が求められるため、ソレノイドは大型となり作動に必要な操作電力も増大する傾向があり、非効率的で大型となるという問題があった。
【０００３】
図９は、車載用冷却水循環回路の冷却流体循環制御用封止弁において、弁体を駆動する力を小さくするため、弁体を回転させる際の摩擦を低減させるように工夫されたプラグ弁を示したものである（以下、「従来技術」という。特許文献１参照。）。
この従来技術においては、流入する流体を切頭円筒形の弁体１００を回転させて複数の流出口に選択的に流出させるものであって、弁体１００とケーシング１０２との間には、弁体１００と一体的に回転し、流体のシールを行うためのシールリング１０１が弁体に装着されている。シールリング１０１には入口管１０３から流入する流体の半径方向外側へ向けた圧力が作用し、シールリング１０１はケーシング１０２内面に押し付けられる。シールリング１０１の外周面には、シールリング１０１とケーシング１０２との摩擦を低減させるため、ディンプル１０４が多数設けられ、従来の平滑面を持つシールリングの摩擦トルクに比べて、約１／３に減少させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５１２５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来技術においては、摩擦トルクが減少され、ある程度、弁体を駆動する力を小さくすることができるが、弁体が半径方向外側へ片寄って押し付けられる構造であるため、例えば、管内の圧力が高圧（１〜１０ＭＰａ）になると、相当程度の駆動トルクが要求されるもので、基本的な解決を得るには至っていない。
【０００６】
本発明は、円筒状の弁体をもつ弁において、弁体に加わる半径方向の流体圧力を弁体の回転中心に対してバランスさせ、弁体と弁座との摩擦力を最小限に保持することにより、弁体を駆動するための消費電力及びバルブサイズの極小化を図った三方弁を提供することを目的とする。
本発明において、三方弁は、流入口及び流出口のいずれか一方が２つあり、他方が１つのものを意味するが、特に、流入口が２つで流出口が１つの場合にあって、２つの流入口のいずれか一方、又は、同時に流入可能な構造の弁を混合弁と呼ぶ。また、流入口が２つで流出口が１つの場合にあって、２つの流入口のいずれか一方が流入可能な構造の弁、及び、流入口が１つで流出口が２つの構造の弁を切替弁と呼ぶ。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明の三方弁は、第１に、円筒状の弁体収容空間、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口、並びに、半径方向に２つ及び軸方向に１つの流体流入口又は流体流出口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により回動され、前記バルブボディの複数の連通口の少なくとも１つと複数の弁口の少なくとも１つとが連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体とを備え、
前記半径方向の２つの流体流入口又は流体流出口は、それぞれ、前記バルブボディの連通口の１つと直結し、前記流体流入口又は流体流出口と直結しない他の連通口は、それぞれ、バルブボディ内に形成された均圧通路を介して前記半径方向の２つの流体流入口又は流体流出口のうち関連する１つと連係され、
弁体の回動により弁口と連通した連通口では流体の流れが生じ、弁口と連通しない連通口では弁体に流体圧が作用されることを特徴としている。
【０００８】
第１の特徴により、弁体に加わる半径方向の流体圧力を弁体の回転中心に対してバランスさせ、弁体と弁座との摩擦力を最小限に保持することにより、弁体を駆動するための消費電力及びバルブサイズの極小化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明の三方弁は、第２に、第１の特徴において、前記弁体がカップ型であり、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴としている。
第２の特徴により、カップ型弁体の内面に作用する流体の圧力を圧力抜き口を通して底辺部の外側に導き、底辺部の外側から下方に向かう圧力を発生させて、弁体に作用する流体のスラスト荷重を減殺させることができる。
【００１０】
また、本発明の三方弁は、第３に、第１又は第２の特徴において、前記均圧通路は、前記バルブボディの上面又は下面に沿って円弧状に設けられた深溝と、該深溝と前記流体流入口又は流体流出口とを結ぶ垂直孔及び該深溝と前記連通口とを結ぶ垂直孔により形成され、前記深溝は前記バルブボディの上面及び下面に装着されるフランジにより覆われることを特徴としている。
第３の特徴により、均圧通路をバルブボディに比較的簡単に形成することができる。
【００１１】
また、本発明の三方弁は、第４に、第１又は第２の特徴において、前記バルブボディを合成樹脂製とし、前記弁体の外周面と接する部分に金属製の弁座を設けることを特徴としている。
第４の特徴により、三方弁の軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明の三方弁は、第５に、第１、２、４のいずれかの特徴において、前記バルブボディを合成樹脂製とし、前記均圧通路が、円筒状の弁体収容空間の周囲を円弧状に迂回するようにバルブボディ内に設けられるトンネル孔により形成されることを特徴としている。
第５の特徴により、均圧通路をＯリング等によりシールすることが不要になる。
【００１３】
また、本発明の三方弁は、第６に、円筒状の弁体収容空間、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口、並びに、半径方向に２つ及び軸方向に１つの流体流入口又は流体流出口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により上下動され、前記バルブボディの複数の連通口の少なくとも１つと複数の弁口の少なくとも１つとが連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体と、
前記半径方向の２つの流体流入口又は流体流出口は、それぞれ、前記バルブボディの連通口の１つと直結し、前記流体流入口又は流体流出口と直結しない他の連通口は、それおぞれ、バルブボディ内に形成された均圧通路を介して前記半径方向の２つの流体流入口又は流体流出口のうち関連する１つと連係され、
弁体の上下動により弁口と連通した連通口では流体の流れが生じ、弁口と連通しない連通口では流体圧が弁体に作用させられることを特徴としている。
【００１４】
第６の特徴により、弁体に加わる半径方向の流体圧力を弁体の中心に対してバランスさせ、弁体と弁座との摩擦力を最小限に保持することにより、弁体を上下に駆動するための消費電力及びバルブサイズの極小化を図ることができる。
さらに、弁体を上下にわずかな距離だけ移動させることで弁体の開閉を切り替えることができるため、ソレノイドとして直動型を採用することができるとともに、駆動力も回転型に比較して小さくするできる。
【００１５】
また、本発明の三方弁は、第７に、第６の特徴において、前記バルブボディの複数の連通口、及び、前記弁体の複数の弁口のそれぞれの開口面積を一定、円周方向の開口数をＮ（Ｎは４以上の偶数）とした場合、前記連通口及び弁口は、３６０゜／Ｎの角度で設けられることを特徴としている。
第７の特徴により、連通口、及び、弁口の円周方向の開口数を設計条件に応じて最適なものに選択することができる。
【００１６】
また、本発明の三方弁は、第８に、第６又は７の特徴において、前記弁体がカップ型であり、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴としている。
第８の特徴により、弁体に作用する流体のスラスト荷重を減殺させるとともに、弁体が上下動する際にも、底辺部の外側に形成される室と弁体内部との流体の流通により弁体の動きをスムースにさせる役割も果たす。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）第１及び第６の特徴により、弁体に加わる半径方向の流体圧力を弁体の中心に対してバランスさせ、弁体と弁座との摩擦力を最小限に保持することにより、弁体を駆動するための消費電力及びバルブサイズの極小化を図ることができる。
（２）第２の特徴により、カップ型弁体の内面に作用する流体の圧力を圧力抜き口を通して底辺部の外側に導き、底辺部の外側から下方に向かう圧力を発生させて、弁体に作用する流体のスラスト荷重を減殺させることができる。
（３）第３の特徴により、均圧通路をバルブボディに比較的簡単に形成することができる。
（４）第４の特徴より、三方弁の軽量化及び低コスト化を図ることができる。
（５）第５の特徴より、均圧通路をＯリング等によりシールすることが不要になる。
（６）第６の特徴により、弁体を上下にわずかな距離だけ移動させることで弁体の開閉を切り替えることができるため、ソレノイドとして直動型を採用することができるとともに、駆動力も回転型に比較して小さくするできる。
（７）第７の特徴により、連通口、及び、弁口の数を設計条件に応じて最適なものに選択することができる。
（８）第８の特徴により、弁体に作用する流体のスラスト荷重を減殺させるとともに、弁体が上下動する際にも、底辺部の外側に形成される室と弁体内部との流体の流通により弁体の動きをスムースにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る三方弁の正面断面図である。
【図２】（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】（ａ）は、弁体が、図２の状態から時計方向に４５゜回動された状態を、また、（ｂ）は、弁体が、図２の状態から時計方向に９０゜回動された状態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る三方弁の正面断面図である。
【図５】（ａ）は、図４のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は、図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る三方弁の正面断面図であって、図７のＣ−Ｃ断面を示したものである。
【図７】（ａ）は、図６のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は、図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る三方弁を切替弁とする場合の要部を示す正面断面図である。
【図９】従来技術を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る三方弁を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。  
【００２０】
〔実施の形態１〕
図１は、本発明の実施の形態１に係る三方弁の正面断面図であり、図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図、図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ断面図である。また、図３（ａ）は、弁体が、図２の状態から時計方向に４５゜回動された状態を、また、図３（ｂ）は、弁体が、図２の状態から時計方向に９０゜回動された状態を示す図である。
【００２１】
まず、図１に基づいて全体の構成を説明する。
三方弁は、主として、バルブボディ１と、該バルブボディ１内の円筒状の弁体収容空間２内に配置されるカップ型の弁体３と、バルブボディ１の上面に装着される上方フランジ４、バルブボディ１の下面に装着される下方フランジ５、及び、弁体３を回動するソレノイド６から構成されている。カップ型の弁体３は、底辺部７が上側に、開口部８が下側になるように倒立配置され、底辺部７には回転軸９が一体的に設けられ、該回転軸９はソレノイド６の駆動軸１２とピン１３及ノブ１４を介して連結される。回転軸９と上方フランジ４との間にはＯリング１０が配設され、両部材の間をシールしている。また、弁体３の底辺部７と上方フランジ４との間には摺動リング１１が配設され、弁体３の軸方向のスラスト荷重を受けるようになっている。
なお、弁体３の回転駆動をマグネットカップリング方式あるいはラックアンドピニオンで行うことも可能である。
【００２２】
図１及び２において、バルブボディ１の右側に第１の流体流入口１５が、また、奥側に第２の流体流入口１６が、さらに、下側に流体流出口２５が設けられ、さらにまた、図２に示すように、弁体収容空間２に半径方向に連通する４つの連通口１７（１７−１、１７−２、１７−３、１７−４）が円周方向に９０゜の間隔で設けられている。連通口１７の断面形状は特に限定されないが、実施の形態１においては円形であり、また、すべて同一開口面積に形成されている。
なお、第３及び第４の連通口１７−３、１７−４は、バルブボディ１の外周面から半径方向に穿設された穴を連通口１７−３、１７−４を残してメクラ栓２０で閉塞する形で形成されているため、半径方向外側に径の大きな部分１７−３’、１７−４’を有した形となっているが、これに限らず、内側から円形の穴を穿設することにより１７−３及び１７−４だけを形成してもよい。
これら４つの連通口１７のうち、第１の連通口１７−１は、第１の流体流入口１５に直結しており、また、第２の連通口１７−２は、第２の流体流入口１６に直結している。さらに、第３の連通口１７−３は、回転軸心を中心として対向する位置にある第１の流体流入口１５と上側の均圧通路１８を介して連通され、第４の連通口１７−４は、回転軸心を中心として対向する位置にある第２の流体流入口１６と下側の均圧通路１９を介して連通されている。
本発明では、第１の流体流入口１５と第３の連通口１７−３、及び、第２の流体流入口１６と第４の連通口１７−４のように、平面視で、例えば対向する位置関係にある両者を“関連する”という。
【００２３】
第２図（ｂ）に示すように、上側の均圧通路１８は、バルブボディ１の上面に沿って円弧状に設けられた深溝１８−１と、第１の流体流入口１５と深溝１８−１とを結ぶ垂直孔１８−２と、第３の連通口１７−３と深溝１８−１とを結ぶ垂直孔１８−３とにより形成され、前記深溝１８−１は上方フランジ４により覆われる。
また、第２図（ａ）に示すように、下側の均圧通路１９は、バルブボディ１の下面に沿って円弧状に設けられた深溝１９−１と、第２の流体流入口１６と深溝１９−１とを結ぶ垂直孔１９−２と、第４の連通口１７−４と深溝１９−１とを結ぶ垂直孔１９−３とにより形成され、前記深溝１９−１は下方フランジ５により覆われる。
本例では、深溝１８−１及び１９−１は全周にわたって設けられているが、これに限らず、半円であってもよく、要は、第１の流体流入口１５と第３連通口１７−３と、及び、第２の流体流入口１６と第４の連通口１７−４とが連通される構成であればよい。深溝１８−１及び１９−１の両側には、それぞれ、Ｏリング２１、２２が配設され、深溝
を流れる流体をシールしている。
【００２４】
カップ型の弁体３の側壁には、半径方向に貫通する２つの弁口２３が円周方向に１８０゜の間隔で設けられている。弁口２３の断面形状は特に限定されないが、実施の形態１においては円形であり、また、すべて同一開口面積に形成されている。弁口２３の開口面積は、バルブボディ１の連通口１７の開口面積と同じである必要はないが、ほぼ同一かやや小さめに設定される。弁体３の開口部８はバルブボディ１の流体流出口２５に臨んだ状態になっている。
【００２５】
図２（ａ）では、バルブボディの第２の連通口１７−２及び第４の連通口１７−４が弁口２３とそれぞれ連通した状態にあり、流体が第２の流体流入口１６から第２の連通口１７−２及び弁口２３を介して流体流出口２５に流れるとともに、第２の流体流入口１６から均圧通路１９、第４の連通口１７−４及び弁口２３を介して流体流出口２５に流れる。  一方、第１の連通口１７−１及び第３の連通口１７−３は、弁口２３とそれぞれ非連通の状態にあるため、第１の流体流入口１５の流体は、第１の連通口１７−１から弁体３の側面に圧力をかけるとともに、均圧通路１８を介して第３の連通口１７−３から弁体３の側面に圧力をかける。この際、弁体３の外周面に作用する半径方向の流体圧力は、弁体３の回転中心に対してバランスし、従来の弁装置におけるような片当たりではないため、弁体３を回転駆動する駆動力を最小化することができる。
【００２６】
図３（ａ）では、弁体が、図２の状態から時計方向に４５゜回動され、また、図３（ｂ）は、図２の状態から時計方向に９０゜回動されている。
図３（ａ）の状態では、弁口２３は第２の連通口１７−２と連通するとともに、第１の連通口１７−１とも連通している。すなわち、この状態では、第１の流体流入口１５及び第２の流体流入口１６から流体が流体流出口２５に流れる。
さらに、図３（ｂ）の状態では、弁口２３は第２の連通口１７−２と非連通となるともに、第１の連通口１７−１にのみ連通している。すなわち、この状態では、第１の流体流入口１５からのみ流体が流体流出口２５に流れる。
図３（ａ）及び図３（ｂ）のいずれの状態においても、弁体３の外周面に作用する半径方向の流体圧力は、弁体３の回転中心に対してバランスする。
なお、図１ないし図３に示した三方弁は、混合弁の構造、すなわち、第１の流体流入口１５及び第２の流体流入口１６のどちら一方、又は、両者から同時に、流体が流れる構造を持つものであるが、例えば、弁口２３の径を小さく形成すれば、弁口２３が第１の流体流入口１５及び第２の流体流入口１６の同時に連通することはなくなり、切替弁としての構造となる。
【００２７】
このように、バルブボディの複数の連通口１７は、弁口２３と連通した状態では流体の通路となり、非連通の状態では流体の圧力を弁体３の外周面に均等にかける均圧口としての役割を果たすものある。また、同様に、上側の均圧通路１８は、第１の流体流入口１５と第３の連通口１７−３とを連係し、下側の均圧通路１９は、第２の流体流入口１６と第４の連通口１７−４とを連係し、弁口２３と連通した状態では流体の通路となり、弁口２３と非連通の状態では流体流入口の圧力を連通口１７に伝搬する役割を果たすものである。すなわち、４つの連通口１７のうち、第１の流体流入口１５に直結する連通口１７−１、及び、第２の流体流入口１６に直結する連通口１７−２は流体の流入口として必須のものであり、他の２つは、本来的には均圧口としての役割のため設けられるが、それのみにとどまらず、流体の流入口としての役割も兼用している。
【００２８】
カップ型弁体３の底辺部７には、底辺部７を軸心方向に貫通する圧力抜き口２４が円周方向に適宜の数設けられている。弁体３の内面に作用する流体の圧力は、圧力抜き口２４を通して底辺部７の外側に導かれ、底辺部７の外側から下方に向かう圧力を発生させて、弁体３に作用する流体のスラスト荷重を減殺させるものである。
【００２９】
上記した例では、第１の流体流入口１５と第２の流体流入口１６とを、平面視で９０゜の角度で配置しているが、これに限らず、例えば約３０゜〜１５０゜の範囲で自由に配置することができる。
また、バルブボディ１の４つの連通口１７をすべて同一の開口面積にし、円周方向に９０°間隔に、また、弁体３の２つの弁口２３を同一の開口面積にし、円周方向に１８０°間隔に設けているが、これに限らず、連通口の開口面積については、第１の連通口１７−１と第３の連通口１７−３、第２の連通口１７−２と第４の連通口１７−４とが等しければよい。また、連通口１７の円周方向の角度については、第１の流体流入口１５と第２の流体流入口１６との配置角度に応じて設定され、その数も４個以上であってもよい。弁体３の弁口２３の開口面積もすべて等しくする必要はなく、また、その数も、例えば円周方向に１２０゜間隔に３個設けてもよい。要するに、弁体３の外周面に作用する半径方向の流体圧力が、弁体３の回転中心に対してバランスするものであればよい。
さらに、本発明は、流体の流れの方向が逆でもよい。
【００３０】
〔実施の形態２〕  
図４は、本発明の実施の形態２に係る三方弁の正面断面図であり、図５（ａ）は、図４のＡ−Ａ断面図、図５（ｂ）は、図４のＢ−Ｂ断面図である。
実施の形態２は、基本的には実施の形態１と同じであって、バルブボディ１を合成樹脂製に特定したことに伴う細部の構造が相違する。このため、図４及び５において、図１〜３と同じ符号は図１〜３と同じ部材を示しており、詳しい説明は省略する。
【００３１】
図４及び５では、バルブボディ１を合成樹脂製とするとともに、弁体３の外周面と接する部分に金属製の弁座２６を設けている。
また、第３の連通口１７−３は、回転軸心を中心として対向する位置にある第１の流体流入口１５と直結した第１の連通口１７−１と上側の均圧通路２７を介して連通され、第４の連通口１７−４は、回転軸心を中心として対向する位置にある第２の流体流入口１６と直結した第２の連通口１７−２と下側の均圧通路２８を介して連通されている。
第３の連通口１７−３及び第４の連通口１７−４は、バルブボディ１を型により成形する際、一体成形される。
【００３２】
上側の均圧通路２７及び下側の均圧通路２８は、バルブボディ１内に設けられるものであって、円筒状の弁体収容空間２の周囲を半円状に迂回するように、第１の連通口１７−１と第３の連通口１７−３とをトンネル孔２７−１により、また、第２の連通口１７−２と第４の連通口１７−４とをトンネル孔２８−１により連通する。
なお、トンネル孔２７−１及び２８−１は、半円状ではなく、円状に設けられてもよい。
本例においては、バルブボディ１を合成樹脂製とすることにより、三方弁の軽量化及び低コスト化を図ることができる。また、対向する連通口を連通させる均圧通路２７及び２８をトンネル孔方式により形成することにより、実施の形態１のようにＯリング等のシール手段を設ける必要がない。
【００３３】
〔実施の形態３〕  
図６は、本発明の実施の形態３に係る三方弁の正面断面図であって、図７のＣ−Ｃ断面を示したものであり、図７（ａ）は、図６のＡ−Ａ断面図、図７（ｂ）は、図６のＢ−Ｂ断面図である。
実施の形態１及び２に係る三方弁は弁体が回動することにより流路を開閉する構成であるのに対し、実施の形態３に係る三方弁では、弁体が上下動することにより流路を開閉する構成としている点で実施の形態１及び２と相違する。図６及び７において、図１〜３と同じ符号は図１〜３と同じ部材を示しており、詳しい説明は省略する。
【００３４】
まず、図６に基づいて全体の構成を説明する。
実施の形態３に係る三方弁は、主として、バルブボディ１と、該バルブボディ１内の円筒状の弁体収容空間２内に配置されるカップ型の弁体３と、バルブボディ１の上面に装着される上方フランジ４、バルブボディ１の下面に装着される下方フランジ５、及び、弁体３を直動するソレノイド６から構成されている。カップ型の弁体３は、底辺部７が上側に、開口部８が下側になるように配置され、底辺部７には上下動軸３０が一体的に設けられ、ソレノイド６の駆動軸１２とはピン１３、１３及ノブ１４を介して連結されている。上下動軸３０とバルブボディ１との間にはＯリング１０が配設され、両部材の間をシールしている。
【００３５】
図６及び７において、バルブボディ１の右側に第１の流体流入口１５が、また、左前方に第２の流体流入口１６が、さらに、下側に流体流出口２５が設けられており、弁体収容空間２に半径方向に連通する８列の連通口３１が円周方向に４５゜の間隔で設けられている。各列の連通口３１は、例えば、上下方向に複数、本例では３個、間隔を置いて、同じ高さに設けられる。連通口３１の断面形状は特に限定されないが、本例においては、上下方向に間隔を設ける都合上、横に長い長方形をなし、すべて同一開口面積に形成されている。これら８列の連通口３１のうち、第１の連通口３１−１は、第１の流体流入口１５に直結して配置され、第６の連通口３１−６は第２の流体流入口１６に直結して配置されている。
【００３６】
図６及び７に示されるように、バルブボディ１の上面及び下面には、全周にわたり均圧通路３２及び３５が形成されている。上側の均圧通路３２は、バルブボディ１の上面に沿って円弧状に設けられた深溝３３と、第１の流体流入口１５と深溝３３とを結ぶ第１の垂直孔３４−１（図７（ｂ）参照。）と、第３の連通口３１−３と深溝３３とを結ぶ第２の垂直孔３４−２（図７（ａ）（ｂ）参照。以下同じ。）と、第５の連通口３１−５と深溝３３とを結ぶ第３の垂直孔３４−３と、第７の連通口３１−７と深溝３３とを結ぶ第４の垂直孔３４−４とにより形成され、前記深溝３３は上方フランジ４により覆われる。
また、下側の均圧通路３５は、バルブボディ１の下面に沿って円弧状に設けられた深溝３６と、第２の流体流入口１６と深溝３６とを結ぶ第１の垂直孔３７−１（図７（ａ）参照。以下同じ。）と、第８の連通口３１−８と深溝３６とを結ぶ第２の垂直孔３７−２と、第２の連通口３１−２と深溝３６とを結ぶ第３の垂直孔３７−３と、第４の連通口３１−４と深溝３６とを結ぶ第４の垂直孔３７−４とにより形成され、前記深溝３６は下方フランジ５により覆われる。
上記のように、上側の均圧通路３２は、第１の流体流入口１５と第３、第５及び第７の連通口３１−３、３１−５、３１−７とを深溝３３により連係するものであり、下側の均圧通路３５は、第２の流体流入口１６と第２、第４及び第８の連通口３１−２、３１−４、３１−８とを深溝３６により連係するものである。
本発明では、深溝により連係される流体流入口と連通口とを“関連する”という。
【００３７】
カップ型の弁体３の側壁には、半径方向に貫通する８列の弁口４０が円周方向に４５゜の等間隔で設けられている。また、図６に示すように、８列の弁口４０は１列ごと高さが異なるように配置されている。すなわち、バルブボディ１の第１、第３、第５及び第７の連通孔３１−１、３１−３、３１−５、３１−７にそれぞれ対応する弁口４０−１、４０−３、４０−５、４０−７は低い位置に配置され、第２、第４、第６及び第８の連通孔３１−２、３１−４、３１−６、３１−８にそれぞれ対応する弁口４０−２、４０−４、４０−６、４０−８は高い位置に配置される。
さらに、弁口４０の断面形状は特に限定されないが、本例においては、連通口３１と同様に、横に長い長方形をなし、すべて同一開口面積に形成されている。弁口４０の開口面積は、バルブボディ１の連通口３１の開口面積と同じである必要はないが、ほぼ同一かやや小さめに設定される。弁体３の開口部８は流体流出口２５に臨んだ状態になっている。
【００３８】
図６においては、弁体３が上限位置にあり、図７（ａ）に示されるように、バルブボディ１の第１、第３、第５及び第７の連通口３１−１、３１−３、３１−５、３１−７と弁口４０−１、４０−３、４０−５、４０−７とがそれぞれ連通した状態にあり、第２、第４、第６及び第８の連通口３１−２、３１−４、３１−６、３１−８は弁口と非連通の状態にあるので、流体は第１流体流入口１５から流体流出口２５に流れると同時に、第２の流体流入口１６の流体圧力を第２、第４、び第８の連通口３１−２、３１−４、３１−８を介して弁体３の外周面に作用させる。
弁体３がソレノイド６により下限位置に移動されると、第２、第４、第６及び第８の連通口３１−２、３１−４、３１−６、３１−８と弁口４０−２、４０−４、４０−６、４０−８とがそれぞれ連通した状態になり、第１、第３、第５及び第７の連通口３１−１、３１−３、３１−５、３１−７と弁口４０−１、４０−３、４０−５、４０−７とはそれぞれ非連通の状態になり、流体は第２の流体流入口１６から流出口２５に流れると同時に、第１流体流入口１５の流体圧力を第３、第５及び第７の連通口３１−３、３１−５、３１−７を介して弁体３の外周面に作用させる。
この際、弁体３の外周面に作用する半径方向の流体圧力は、弁体３の軸芯に対してバランスし、従来の弁装置におけるような片当たりではないため、弁体３を上下に駆動する駆動力を最小化することができる。
【００３９】
このように、バルブボディ１の各列の連通口３１は、弁口と連通の状態においては流体の通路となり、非連通の状態においては流体の圧力を弁体３の外周面に均等にかける均圧口としての役割を果たすものある。また、同様に、均圧通路３２、３５は、流体流入口１５、１６と連通口３１とを連係し、連通口と弁口とが連通の状態においては流体の通路となり、非連通の状態においては流体流入口の圧力を連通口に伝搬する役割を果たすものである。すなわち、８列の連通口３１のうち、流体流入口１５、１６に直結する連通口３１−１、３１−６は流体の流入口として必須のものであり、他の６列は、本来的には均圧口としての役割のため設けられるが、それのみにとどまらず、流体の流入口としての役割も兼用している。
【００４０】
図６の例では、連通状態にある右側の弁口が弁体の下降により非連通となるまでの距離をｍ、非連通の状態にある左側の弁口が連通を開始するまでの距離をｐ、左側の弁口がすべて連通するまでの距離をｎとした場合、ｍ≒ｎ、ｍ（≒ｎ）＞ｐの関係に設定されているから、連通状態にある右側の弁口が弁体３の下降により非連通となるまでの間に、非連通の状態にある左側の弁口が連通を開始する。すなわち、連通状態にある右側の弁口が弁体３の下降により非連通となるまでの間に、非連通の状態にある左側の弁口が連通を開始することから、両方の弁口が同時に連通する時間帯が存在することになり、混合弁としての機能を奏する。  
【００４１】
カップ型弁体３の底辺部７には、底辺部７を軸心方向に貫通する圧力抜き口２４が円周方向に適宜の数設けられている。弁体３の内面に作用する流体の圧力は、圧力抜き口２４を通して底辺部７の外側に導かれ、底辺部７の外側から下方に向かう圧力を発生させて、弁体３に作用する流体のスラスト荷重を減殺させるものである。
また、圧力抜き口２４は、弁体３が上下動する際にも、底辺部７の外側に形成される室と弁体３内部との流体の流通により弁体３の動きをスムースにさせる役割も果たす。
【００４２】
図８は、本発明の実施の形態３に係る三方弁を切替弁とする場合の要部を示す正面断面図である。
連通状態にある右側の弁口が弁体の下降により非連通となるまでの距離をｍ、非連通の状態にある左側の弁口が連通を開始するまでの距離をｐとした場合、ｐ＞ｍの関係に設定されているから、連通状態にある右側の弁口が弁体３の下降により非連通となるまでの間に、非連通の状態にある左側の弁口が連通を開始することはない。すなわち、連通状態にある右側の弁口が弁体３の下降により非連通となるまでの間に、非連通の状態にある左側の弁口が連通を開始することはないから、両方の弁口が同時に連通する時間帯が存在せず、切替弁としての機能を奏する。
【００４３】
上記した例では、バルブボディ１の８列の連通口３１及び弁体３の８列の弁口４０を、それぞれ、すべて同一の開口面積にし、円周方向に４５°の間隔に設けているが、８列にに限らず、任意の数Ｎ（Ｎは４以上の偶数）個とし、３６０°／Ｎの角度で設ければよい。
また、連通口３１は、同一の開口面積にしたり、又は、円周方向に等間隔に設ける必要はなく、要するに、弁体３の外周面に作用する半径方向の流体圧力が、弁体３の軸芯に対してバランスするものであればよい。
さらに、上記した例では、８列の連通孔３１の上下方向の位置を同じにし、８列の弁口４０の上下方向の位置を１列ごとに異ならせているが、この関係を逆にし、８列の連通孔３１の上下方向の位置を１列ごとに異ならせ、８列の弁口４０の上下方向の位置を同じにしてもい。
さらにまた、流体の流れ方向を逆にし、流体流入口１５、１６を出口とし、流体流出口２５を入口としても同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１      バルブボディ
２      弁体収容空間
３      弁体
４      上方フランジ
５      下方フランジ
６      ソレノイド
７      底辺部
８      開口部
９      回転軸
１０    Ｏリング
１１    摺動リング
１２    ソレノイドの駆動軸
１３    ピン
１４    ノブ
１５    第１の流体流入口
１６    第２の流体流入口
１７    連通口
１８    上側の均圧通路
１９    下側の均圧通路
２０    メクラ栓
２１    Ｏリング
２２    Ｏリング
２３    弁口
２４    圧力抜き口
２５    流体流出口
２６    弁座
２７    上側の均圧通路
２８    下側の均圧通路
３０    上下動軸
３１    連通口
３２    上側の均圧通路
３３    深溝
３４    垂直孔
３５    下側の均圧通路
３６    深溝
３７    垂直孔
４０    弁口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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